基于柔度矩阵法的整体式XY光学微调整机构研究.pdfVIP

学兔兔 第35卷 第2期 仪 器 仪 表 学 报 V01．35No，2 2014年2月 ChineseJournalofScientificInstrument Feb．2014 基于柔度矩阵法的整体式 XY 光学微调整机构研究 张德福 ．赵 磊 (中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室 长春 130033) 摘 要：研究一种用于光刻投影物镜光学元件XY微调整的整体式柔性冗余并联机构。首先，给出了机构组成和工作原理。然 后，根据圆弧形单轴柔性铰链参数介绍了柔度矩阵法。接着，基于该方法推导了机构各个调整臂支链的柔度、机构的输出柔度、 输入柔度和位移输入输出比。最后，对机构进行了有限元分析、理论计算和实验验证。实验结果证明：和有限元法相比，理论计 算得到的机构输出柔度 、输入柔度 、输入输出比偏差分别为 16．272％、28．326％、31．126％。和测量实验结果相比，理论计算得 到的输入输出比偏差为 15．212％。偏差主要由柔度矩阵法中的柔度系数并非绝对精确 ，并且忽略了铰链之间连杆的柔度导致 的。在 ±50N的驱动力范围内，机构满足调整行程 ±50 m的要求，镜框上的最大应力小于材料的屈服极限，调节引入的Tip／ Tilt耦合误差小于0．5”。该柔性XY调整机构满足光刻投影物镜光学元件偏心补偿要求。 关键词：光刻投影物镜；微调整机构；光机结构 ；波像差 中图分类号：TH74 文献标识码：A 国家标准学科分类代码 ：460．40 ResearchofmonolithicXYmicro·adjustmentmechanism basedon compliancematrix ZhangDefu，ZhaoLei (StateKeyLaboratoryofAppliedOptics，ChangchunInstituteofOptics，FineMechanicsandPhysics， ChineseAcademyofSciences，Changchun130033，China) Abstract：Amonolithicflexibleredundantparallelmechanism iSinvestigatedfortheXYmicro．adjustmentinlitho． graphicprojectionlens．Firstly，thecompositionandworkingprincipleofthemechanismareintroduced．Secondly， thecompliancematrixmethodisillustratedaccordingtotheparametersoftheuniaxiscircularflexurehinge．Then， thecompliancesoftheadjustmentarms，theoutputcompliance，theinputcomplianceandthedisplacementinput— outputratioofthemechanism arededucedusingtheproposedmethod．Finally，finiteelementanalysis，theoretical calculationandexperimentalverificationofrthemechanismarecarriedout．Experimentalresultsshow thatthedevia— tionsoftheoutputcompliance，inputcom